DE19916975A1

DE19916975A1 - Gesteinsbohrer

Info

Publication number: DE19916975A1
Application number: DE19916975A
Authority: DE
Inventors: Udo Hauptmann; Edwin Schweizer; Rainer Batliner; Steven Moseley
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2000-10-19
Also published as: ATE300660T1; DE50010796D1; EP1045112B1; DK1045112T3; JP4627838B2; JP2000309014A; US6283232B1; EP1045112A1; CN1270882A; CN1189300C

Abstract

Ein Gesteinsbohrer besitzt einen Bohrerschaft (2), dessen Stirnfläche (3) von Hauptschneiden (5, 6) und wenigstens einer Nebenschneide (9, 10) überragt wird. Die Hauptschneiden (5, 6) erstrecken sich im wesentlichen über einen Durchmesser des Bohrerschaftes (2). Die Nebenschneide (9) verläuft im wesentlichen in radialer Richtung und ist an wenigstens einem, die Stirnfläche (3) des Bohrerschaftes (2) überragenden, länglichen Schneidkörper (7) angeordnet. Bei bestimmungsgemäßer Rotation (R) des Bohrers (1) um seine Achse (A) läuft die Nebenschneide (9) gegenüber der zugehörigen Hauptschneide (5) vor. Dabei ist sie wiederum einer Hauptabfuhrnut (13) für Bohrmehl nachgelagert. Der längliche Schneidkörper (7) weist eine von der Nebenschneide (9) zur Stirnfläche (3) des Bohrerschaftes (2) hin abfallende Schneidfläche (11) auf, die wenigstens in einem Umfang des Bohrerschaftes (2) näheren Abschnitt eine Schrägungsfläche (12) bildet, die zum Umfang hin abfallend gekippt ist und gegenüber dem radialen Verlauf der Nebenschneide (9) entgegen der Drehrichtung (R) geneigt verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gesteinsbohrer gemäss dem Oberbegriff des Patent anspruchs 1.

Zur Verbesserung der Schneideigenschaften und der Schneidleistung besitzen Gesteins bohrer neben den sich üblicherweise über einen Durchmesser eines Bohrerschafts erstreckenden Hauptschneiden eine oder mehrere zusätzliche Nebenschneiden. Haupt- und Nebenschneiden sind an Schneidkörpern vorgesehen, die die Stirnfläche des Bohrerschafts überragen und aus einem Schneidmaterial, beispielsweise aus einem Hartmetall, bestehen. Die Nebenschneiden sind beispielsweise an stiftförmig ausge bildeten Schneidkörpern vorgesehen, die zusätzlich zu einer die Hauptschneiden auf weisenden Schneidplatte in die Stirnfläche oder in die Umfangsfläche des Bohrerschafis eingesetzt sind. In einer alternativen Ausführungsvariante sind die Nebenschneiden an länglich bzw. plättchenförmig ausgebildeten Schneidkörpern vorgesehen, die von der Stirnseite des Bohrerschafts abragen und seinen Umfang überragen. Die länglichen Schneidkörper besitzen etwa die Form eines Dachkantprismas. Bei einigen Gesteins bohrern des Stands der Technik ist die Anordnung der Nebenschneiden derart gewählt, dass sie bei bestimmungsgemässer Rotation des Gesteinsbohrers um seine Achse der jeweiligen Hauptschneide vorauseilen. Dabei ist eine Hauptabfuhr für das im Betrieb anfallende Bohrmehl der jeweiligen Nebenschneide vorgelagert.

Beim Bohren von Bohrlöchern in armiertem Beton kann es mit den bekannten Gesteins bohrern vorkommen, dass der Bohrer bei seitlichen Armierungstreffern verläuft oder verhakt. Ein Verlaufen des Bohrers kann zu einer von der gewünschten Geometrie abweichenden Bohrlochform führen. Ein Verhaken des Bohrers kann sich in über raschenden Übertragungen von Drehmomentspitzen auf den Anwender äussern und führt in der Regel zu einer Arbeitsunterbrechung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, diesen Nachteilen der Gesteinsbohrer des Stands der Technik abzuhelfen. Das Verhalten des Gesteinsbohrers bei seitlichen Armierungstreffern soll verbessert werden.

Die Lösung dieser Aufgaben besteht in einem Gesteinsbohrer, der die im kennzeichnen den Abschnitt des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist. Der durch die Erfindung geschaffene Gesteinsbohrer besitzt einen Bohrerschaft, dessen Stirnfläche von Hauptschneiden und wenigstens einer Nebenschneide überragt wird. Die Hauptschneiden erstrecken sich im wesentlichen über einen Durchmesser des Bohrerschafts. Die Neben schneide verläuft im wesentlichen in radialer Richtung und ist an wenigstens einem, die Stirnfläche des Bohrerschafts überragenden, länglichen Schneidkörper angeordnet. Bei bestimmungsgemässer Rotation des Bohrers um seine Achse läuft die Nebenschneide gegenüber der zugehörigen Hauptschneide vor. Dabei ist sie wiederum einer Haupt abfuhrnut für Bohrmehl nachgelagert. Der längliche Schneidkörper weist eine von der Nebenschneide zur Stirnfläche des Bohrerschaftes hin abfallende Schneidfläche auf, die wenigstens in einem dem Umfang des Bohrerschaftes näheren Abschnitt eine Schrägungsfläche bildet, die zum Umfang hin abfallend gekippt ist und gegenüber dem radialen Verlauf der Nebenschneide entgegen der Drehrichtung geneigt verläuft.

Die Schrägungsfläche verhindert beim schlagenden Bohren in armiertem Beton, dass der Gesteinsbohrer bei seitlichen bzw. tangentialen Armierungstreffern verhakt. Die Schrägungsfläche bewirkt, dass der Gesteinsbohrer bei einem Armierungstreffer kurzfristig angehoben und am Armierungseisen vorbeigeschoben wird. Dadurch behält der Gesteinsbohrer auch bei Armierungstreffern seine Rotation bei. Harte Kanten- bzw. Eckkontakte der Hartmetallschneiden mit dem Armierungseisen, die zum Verhaken des Bohrers und durch die Überlastung des Materials im ungünstigsten Fall zu einem Bruch der Hartmetall-Schneidkörper führen können, werden vermieden.

Für die Funktion des Gesteinsbohrers erweist es sich von Vorteil, wenn die Schrägfläche gegenüber der Achse des Bohrerschaftes um einen Winkel α in Richtung des Umfangs des Bohrerschaftes gekippt ist, der etwa 100° bis etwa 150° beträgt. Ein besonders gutes Bohrverhalten ist erzielbar, wenn gleichzeitig die Schrägungsfläche gegenüber dem radialen Verlauf der Nebenschneide um einen Winkel β geneigt ist, der etwa 5° bis etwa 80° beträgt.

Die Schneidfläche der Nebenschneide kann zweigeteilt sein, wobei der dem Umfang des Bohrerschafts nähere Abschnitt die Schrägungsfläche bildet. Um die bei einem streifendem Armierungstreffer auftretenden Kräfte möglichst gut abführen zu können, erweist es sich von Vorteil, wenn die Schrägungsfläche ausgehend vom Umfang des Bohrerschaftes etwa 20% bis etwa 100% der radialen Erstreckung des länglichen Schneidkörpers einnimmt.

Eine weitere Verbesserung des Verhaltens des Gesteinsbohrers bei Armierungstreffern ist erzielbar, wenn die Stirnseite des Bohrerschafts einen im wesentlichen kegelflächenförmigen Verlauf aufweist, wobei die Neigung der Kegelfläche kleiner oder gleich der Verkippung bzw. der Neigung der Schrägungsfläche ist. Auf diese Weise ausgebildet, gleitet bei einem streifenden Armierungstreffer die Stirnfläche entlang des Armierungseisens und geht weitgehend hindernisfrei in die Schrägungsfläche des die Nebenschneide tragenden Schneidkörpers über.

Aus Gründen der symmetrischen Belastung des Gesteinsbohrers und zur weiteren Verbesserung der Bohrleistung ist es von Vorteil, wenn zwei Nebenschneiden tragende, plattenartige Scheidkörper vorgesehen sind. Dabei sind die plattenartigen Schneidkörper zu beiden Seiten einer die Hauptschneiden aufweisenden Hauptschneidplatte angeordnet und liegen einander vorzugsweise auf einem Durchmesser des Bohrerschaftes gegenüber.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf ein in den Figuren dargestelltes Auführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines mit Haupt- und Nebenschneiden bestückten Vorderabschnittes eines erfindungsgemässen Gesteinsbohrers;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Gesteinsbohrers aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine Draufsicht des Gesteinsbohrers aus Fig. 1.

Der in Fig. 1-3 in verschiedenen Ansichten dargestellte Gesteinsbohrer ist jeweils gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Der Gesteinsbohrer 1 weist einen Bohrerschaft 2 auf, dessen Stirnfläche 3 von Hauptschneiden 5, 6 und Nebenschneiden 9, 10 überragt wird. Die Hauptschneiden 5, 6 sind an einer Hauptschneidplatte 4 angeordnet, die sich über einen Durchmesser des Bohrerschaftes 2 erstreckt. Die Nebenschneiden 9 und 10 verlaufen im wesentlichen radial und sind an länglichen, plattenartigen Schneidkörpern 7 und 8 vorgesehen. Die Hauptschneidplatte 4 und die plattenartigen Schneidkörper 7, 8 sind in axiale Aufnahmeschlitze eingesetzt und zur Fixierung verlötet. Die Aufnahmeschlitze münden an der Stirnfläche 3 des Bohrerschafts und an dessen Umfang. Die Hauptschneidplatte 4 und die plattenartigen Schneidkörper 7, 8 überragen auch den Bohrerschaft 2 in axialer und in radialer Richtung. Die Achse des Bohrerschafts 2 ist mit A bezeichnet.

Die Nebenschneiden 9, 10 an den plattenartigen Schneidkörpern 7, 8 sind, bezogen auf die mit R bezeichnete, bestimmungsgemässe Drehrichtung des Gesteinsbohrers 1 den je weiligen Hauptschneiden 5 bzw. 6 vorgelagert. Bezogen auf die Drehrichtung R sind die Nebenschneiden 9, 10 Hauptabfuhrnuten 13 bzw. 14 nachgelagert. Zwischen den platten artigen Schneidkörpern 7, 8 und der Hauptschneidplatte 4 können, wie es in Fig. 1-3 angedeutet ist, Zusatzabfuhrnuten 15, 16 für das während des Bohrens anfallende Bohr mehl angeordnet sein.

Die plattenartigen Schneidkörper 7, 8 besitzen Schneidflächen 11, die von der jeweiligen Nebenschneide 9, 10 zur Stirnfläche 3 des Bohrerschaftes 2 hin abfallen. Die, bezogen auf die Drehrichtung nachlaufende Fläche, die sich von der jeweiligen Nebenschneide 9, 10 zur Stirnfläche 3 des Bohrerschaftes 2 erstreckt, bildet die Freifläche des plattenartigen Schneidkörpers 7, 8. Die Schneidfläche 11 des dargestellten Ausführungsbeispiels ist zweigeteilt und besitzt eine dem Umfang des Bohrerschaftes 2 näher liegenden Schrägungsfläche 12. Die Schrägungsfläche 12 ist zum Umfang des Bohrerschaftes 2 hin abfallend gekippt. Der Kippwinkel α gegenüber der Achse A des Bohrerschaftes 2 beträgt vorzugsweise etwa 110° bis etwa 150°. Gleichzeitig ist die Schrägungsfläche 12 auch gegenüber dem radialen Verlauf der Nebenschneide 9 entgegen der Drehrichtung R geneigt. Die Stirnfläche 3 des Bohrerschaftes 2 verläuft nicht plan. Vielmehr weist sie einen im wesentlichen kegelflächenförmigen Verlauf auf.

Der Neigungswinkel der Kegelfläche ist dabei vorzugsweise gleich oder kleiner als die Verkippung und die Neigung der Schrägungsfläche 12.

Die Erfindung wurde am Beispiel eines Bohrwerkzeugs erläutert, dessen Haupt- und Nebenschneiden an plattenförmigen Schneidelementen aus einem Schneidmaterial, vorzugsweise aus einem Hartmetall, ausgebildet sind, die in der Stirnfläche des Bohrerschaftes befestigt sind. Es versteht sich, dass die erfindungsgemässe Anordnung einer Schrägungsfläche im Nebenschneidenbereich auch bei einem Vollkopfbohrer vorgesehen sein kann, der gesamthaft aus einem einzigen Hartmetallteil besteht. Die Erfindung ist auch nicht auf ein Ausführungsbeispiel eines Gesteinsbohrers mit zwei, einander auf einem Durchmesser gegenüberliegende Nebenschneiden beschränkt.

Claims

1. Gesteinsbohrer mit einem Bohrerschaft (2) und mit Hauptschneiden (5, 6), die sich im wesentlichen über einen Durchmesser des Bohrerschaftes (2) erstrecken und die Stirnfläche (3) des Bohrerschaftes (2) überragen und mit wenigstens einer im wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Nebenschneide (9, 10), die an wenigstens einem die Stirnfläche (3) des Bohrerschaftes (2) über ragenden, länglichen Schneidkörper (7, 8) angeordnet ist, wobei die Neben schneide (9) bei bestimmungsgemässer Rotation (R) des Bohrers (1) um seine Achse (A) gegenüber der zugehörigen Hauptschneide (5) vorläuft und einer Hauptabfuhrnut (13) für Bohrmehl nachgelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der längliche Schneidkörper (7) eine von der Nebenschneide (9) zur Stirnfläche (3) des Bohrerschaftes (2) hin abfallende Schneidfläche (11) aufweist, die wenigstens in einem dem Umfang des Bohrerschaftes (2) näheren Abschnitt eine Schrägungsfläche (12) bildet, die zum Umfang hin abfallend gekippt ist und gegenüber dem radialen Verlauf der Nebenschneide (9) entgegen der Drehrichtung (R) geneigt verläuft.

2. Gesteinsbohrer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungsfläche (12) gegenüber der Achse (A) des Bohrerschaftes (2) um einen Winkel (α) in Richtung des Umfangs des Bohrerschaftes (2) gekippt ist, der etwa 100° bis etwa 150° beträgt.

3. Gesteinsbohrer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungsfläche (12) gegenüber dem radialen Verlauf der Nebenschneide (9) um einen Winkel (β) geneigt verläuft, der etwa 5° bis etwa 80° beträgt.

4. Gesteinsbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägungsfläche (12), ausgehend vom Umfang des Bohrerschaftes etwa 20% bis etwa 100% der radialen Erstreckung (e) des länglichen Schneidkörpers (7) einnimmt.

5. Gesteinsbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (3) des Bohrerschafts (2) einen im wesentlichen kegelflächenförmigen Verlauf aufweist, wobei die Neigung der Kegelfläche kleiner oder gleich der Verkippung (α) bzw. der Neigung (β) der Schrägungsfläche (12) ist.

6. Gesteinsbohrer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Nebenschneiden (9, 10) tragende, plattenartige Scheidkörper (7, 8) vorgesehen sind, die zu beiden Seiten einer die Hauptschneiden (5, 6) tragenden Hauptschneidplatte (4) angeordnet sind und einander vorzugsweise auf einem Durchmesser des Bohrerschaftes (2) gegenüberliegen.